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2017第十届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛第一阶段赛题发布:无体力赛题下载地址:www.tzmcm.cn# \: W5 r$ H b! C/ o
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v" p* I6 Z" j. @8 A; o& ` C& ?% q/ h0 o' u8 \8 U
A题 安全的后视镜
+ j, f. O8 ?) K6 ?9 B! c, U汽车后视镜的视野对行车安全非常重要. 一般来说, 汽车的后视镜需要有
2 d5 q( \ M, Y" X7 w8 M良好的视野范围, 以便驾驶员能够全面地了解车后方的道路情况. 同时, 后视( C; t% c: g0 D9 a4 V
镜也要使图像的畸变尽可能小, 以使驾驶员能够准确地判断距离.
u F5 P' B% P4 D/ J如果汽车的后视镜使用平面镜, 图像没有畸变, 对距离的判断十分准确.
' q6 Z. T" K8 F1 V. V+ e1 b% o7 v% i3 u但是当镜面大小受限时, 视野相对较小. 如果使用凸面镜, 可以以较小的镜面! A; W; q) R- [7 R! |# ~- k
获得更加宽广的视野, 但是图像存在畸变, 很难准确判断镜中物体与自己的
6 Z& u, ^5 J+ W* P距离. 有的镜面是由平面镜和凸面镜拼合在一起组成, 意图兼顾两者的优点.
" u$ w. m+ M% x: m4 y; x& _/ v" @但事实上, 驾驶员在观察后视镜时, 两者很难同时看清. 较受欢迎的做法是构, ?4 m4 @% ^" u5 N# [! P8 K g u
造一个变曲率的后视镜, 使后视镜可以兼顾两者的优点, 也降低了观察和距" \, K* a6 I7 X6 M$ A0 m' E
离判断上的难度. 目前市场上有售不同设计的变曲率后视镜. 最常见的是一
: \' C* B) k6 d% [+ f: _种双曲率后视镜, 内侧接近平面镜, 外侧则是一个凸面镜, 在它们之间进行了
4 Q' L; I2 v. _8 ^2 q平滑的过渡. 图 1 是两个例子, 为了便于驾驶员对距离进行判断, 镜中由虚线( L& o; M& ~1 N3 h! V
或细实线示意了不同曲率的镜面间的分界线. 它们的具体设计有所区别, 性* d) }4 O* a3 f& ?7 V0 I+ F- c+ u
能也会有所不同.
2 k3 f8 A1 B1 n第一阶段问题: 对典型的小型家用轿车而言, 共有三面后视镜, 左右车门的( V- E2 A$ u$ [ W
外侧各装一面外后视镜, 车内正中还有一面内后视镜. 假设两面外后视镜都
* }8 [: W* m3 u4 h, D设计成如图 1 所示的双曲率后视镜, 请你建立相应的数学模型, 对外后视镜
. y( s' \9 G% G6 T: q! {给出优化的设计方案, 包括镜面的曲面外形以及分界示意线的位置. 并以一
& |; ?& S! T. N% K9 y种现有的轿车为例 (可自选), 给出具体的计算结果, 镜面的轮廓可以沿用现有5 U# [' {6 e: Q8 X
的设计. 由于我们只做理论上的研究, 所以在设计时暂不需要考虑和遵循相
- A% u$ o1 U9 X. Z3 x7 R9 i应的国家标准., X W0 a' g* u% o: ?
1
4 y$ }/ c% l9 K5 i9 x$ O$ k5 z3 s图 1: 变曲率后视镜的例子
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/ X1 s H: V( ?) C: j x( H$ n0 E/ J9 U
B题 岁月的印记& s8 a! |. G5 w& a! j `: J/ n1 C
对同一个人来说, 如果没有过改变面容的疾病、面部外伤或外科手术等经
: v& G2 ?3 Y/ ?8 |" {# U! N历, 年轻和年老时的面容总有很大的相似性. 人们在生活中也往往能够分辨* M" d) S$ u: z- A3 m5 j n
出来两张不同年龄段的照片是不是同一个人. 当然, 年龄段相差越大, 识别起
( v. _9 y& z+ I: u% A来也就越困难.1 g( k( t" y9 S& h& } s
第一阶段问题: 请你建立合理的数学模型, 当我们给出两张不同年龄段的面9 X5 I& F) r7 W" ?
部照片时, 可以通过算法来自动识别是不是同一个人. 为简单起见, 我们可以: j3 y; [1 b G G/ n
假设两张照片都是标准位置和标准光线下拍摄的, 例如都是一寸证件照.1 L7 B, W: C3 q+ ~! h9 z8 k
8 g9 h8 Z4 m! h4 R; G
6 l6 a( f% C, Z9 L3 \( i: P+ C1 sC题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?4 R, W) z3 A* f. z
2017 年的全国硕士研究生招生考试共有 201 万人报名参加,比去年增加9 N) l1 R! M) L
了 24 万名考生,增加 13.56%。看起来新一轮的考研热潮即将到来,而考研教. k B Y1 c6 q' b t, t
学和培训的市场也发生了巨大的变化。移动互联网时代的到来,使得许多考8 t' [# O( H6 m/ c3 H% L
研教学活动转移到了手机等移动互联网平台。现在的线上学习市场中,纷纷# h; H2 B C7 F
涌现了依托于移动互联网的产品,如教学 app,手机题库,单词本,错题本或
{. T/ c7 {9 y) P' ~8 o, C依托于现有移动端视频平台的直播课程等。移动端产品的使用人数较 PC 端
( Z3 P/ l3 V/ k! j$ l5 \. q0 K6 S5 |更高,使用时长更长。国内某知名考研网站为了深入了解移动端考研产品的5 B- x% _- c9 Z+ j: c
市场占有率和发展趋势,开展了网上问卷调查,问卷格式如附件 1 所示。共收( E2 s" f* C7 |
集有效问卷 38182 份,我们从中随机抽取出 10000 份样本形成了附件 2。请) i3 ]! @5 F4 `+ R9 P
你建立合理的数学模型解决如下问题。9 E7 X2 g2 D- ?4 B7 T9 q! O1 n' t
第一阶段问题:9 {# L/ ]7 l" E, x4 i
1. 请依据附件 2 中的数据进行数据挖掘,找出影响移动端考研产品发展' Q/ G* |' A/ M% u" |" S
的主要因素。3 p' J2 L& M5 S- e0 l6 n
2. 请估计移动端考研产品的合理价格区间,预测移动端考研产品的潜在
, q) R# Z% |9 ^/ i/ n1 Q) s. ^市场占有率。
+ F; D+ j; w |$ z% J3. 请选择一个高校相对较多的城市作为研究对象,充分考虑经济、社会8 g: U3 v1 i2 \: }7 D9 P
情况和考研教育的特点,评价移动端考研产品投放的可行性。
1 {( }! x H- o* x1 |/ L6 a& }7 g4 L/ } q. Y/ R$ t! K3 N
D题 教室的合理设计# m% k7 N* G4 A1 K# X. K5 `
(本题仅限中学组和专科组选用)
2 ^1 G) n' u: S. h某培训机构租用了一块如图一所示的场地,由于该机构开设了多种门类4 }) H3 L& Q. ?' g; {5 a
的课程,所以需要将这块场地通过加入一些隔墙来分割为多个独立的教室和
/ n- G7 v+ p% v1 n+ Y# r& {* P3 }活动区。请你建立有效的数学模型,为该机构完成合理的教室设计。对设计
1 G1 s. k$ `5 p; {8 Y分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。 3 G: f* G3 E$ e/ ^$ r
第一阶段问题:' F5 M! V$ u: [/ f0 n/ b& ^( ]
1. 需要分割出 4 个能容纳至少 30 个座位的教室,2 个能容纳至少 4 个' u7 I, r: s- `: j, _9 |5 I; [* y% N
座位的接待室,不少于 10 平方米的储物空间,不少于 10 平方米的休息区,不& S$ e" m. E4 g
少于 5 平方米的前台接待区。教室之间,教室与接待室之间的出入不能相互
. y& b3 N, v+ ~7 L! \7 r; s# R7 r影响。假定每个座位占用的空间为 0.8 平方米,每个教室的第一排和黑板之5 J% u: r8 S, ]4 j+ |! Y! c
间的距离不能小于 1.5 米。门的开关需要占用 0.6 平方米。为了简单起见,在7 m& [- v+ `+ y, w5 \; m
设计中可以忽略墙占用的面积。
1 l4 S$ ?0 S4 y1 I5 b" S2. 在要求 1 的基础之上,考虑让教室能容纳的座位数尽可能的多。
% U/ M" R7 Y: U$ n3. 在要求 1 的基础之上,考虑分割出尽可能多的能容纳 30 个座位的教
: \( V% s: j! ~% P$ G$ z室。
7 s; w/ L) L+ D) A% X) B G$ \) H! F& u
5 Q( N% y+ V' k7 B- J
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